[发明专利]一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取机载激光测深数据，计算出海底激光点坐标；

步骤2：通过航带重叠区域水深相对漂移进行点云滤波，剔除粗差；

步骤3：构建非线性最小二乘七参数平差模型，计算七参数解；

步骤4：将蒙特卡罗模型与非线性最小二乘七参数平差模型相结合，以获得的迭代均值作为航带拼接最终转换七参数。

2.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，其特征在于：在步骤2中，机载激光测深点云的滤波方法如下：

步骤2.1：选定初始基准航带H₁，确定相邻航带H₂与H₁的重叠区域；

步骤2.2：在重叠区域内进行点云数据格网化，确定重叠区域的同名点信息；

步骤2.3：利用均值及中误差σ作为粗差剔除的阈值参数；

若同名点间满足则保留该同名点，否则将其剔除；其中，为基准航带重叠水深值，为相邻航带同名点水深值；

步骤2.4：确定航带H_i的相邻航带H_i+1，重复步骤2.2和2.3，依次将其他航带H_i+1向H_i靠拢；

步骤2.5：滤波后重新进行水深相对漂移误差分析统计，当水深相对漂移中误差σ＜0.3m时，滤波结束，否则重新滤波，直至达到迭代终止条件。

3.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，其特征在于：在步骤3中，非线性最小二乘七参数平差模型的具体构建方法如下：

步骤3.1：构建七参数转换模型；

七参数转换模型包括3个空间平移参数、3个空间旋转参数和1个尺度因子m；空间平移参数[Δx_i,i+1 Δy_i,i+1 Δz_i,i+1]^T表示相对于x、y、z轴向的相对平移量；空间旋转参数[α βγ]^T表示相对于x、y、z轴向的相对旋转量；

具体七参数转换模型为：

其中，

为基准航带点坐标，为邻接航带点坐标；

步骤3.2：确定七参数的估值；

设三维空间坐标观测值为L，其改正数为V，相应的权阵为P，用x表示选定的七个未知参数，其近似值为x⁰，相应的改正数为即估值为：

步骤3.3：基于最小二乘原理列出非线性方程组；

七参数模型误差方程组为：

根据最小二乘原理，所求的最小二乘解应满足函数：

(f(x)-L)^TP(f(x)-L)＝min (3)；

求解非线性方程组：

公式(4)的解即为所求的最小二乘解；

步骤3.4：对非线性方程组进行线性化，获取改正数

其中，为n×t×t立体阵，n为观测方程个数，t为必要观测数，i,j＝1,2,...,t；

步骤3.5：解方程式(5)，计算平差值

步骤3.6：将平差值作为近似值x⁰代入公式(5)进行迭代运算，直至改正数小于规定的阈值为止，即得到非线性最小二乘参数平差法的七参数最优解[α β γ Δx Δy Δz m]^T。

4.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗匹配的机载激光测深航带拼接方法，其特征在于：在步骤4中，蒙特卡罗模型与非线性最小二乘七参数平差模型结合解算航带拼接转换七参数的具体方法如下：

步骤4.1：将航带H₂与航带H₁重叠区域海底地形数据进行格网化，确定重叠区域的同名点数据集；

步骤4.2：根据蒙特卡罗匹配算法进行迭代计算转换七参数和标准差获得航带H₂转换后对应的航带H₂'；

步骤4.3：确定基准航带H_i'的相邻航带H_i+1，重复步骤4.1和4.2，依次将其他航带H_i+1向H_i'靠拢，求出转换七参数和标准差